鐵路機車信號檢測是保證列車安全運行的三大重要因素之一。目前，我國鐵路機車信號主要采用相位連續的頻移鍵控FSK（Frequency-Shift Keying）調制方式。
　　它雖然具有數字通信的諸多優點，但也有非線性調制的特點，從而使其實時高精度檢測具有很大的困難。隨著數字信號處理技術及DSP器件的發展，在實用中摒棄了傳統的利用單片機對FSK信號進行測周的時標方式，而采用新型DSP芯片TMS320LF2407設計機車信號檢測裝置。該裝置充分利用了DSP器件的資源，在算法上運用了非常實用的基于最近鄰模式識別法的FFT分析方法，使所設計的系統具有集成度高、實時性好、抗干擾能力強、可靠性高等優點。
　　1 軌道信號
　　FSK信號是利用數字信號對載波頻率進行鍵控調制的信號。鐵路上采用的FSK信號主要有兩種：國產移頻信號及法國UM-71移頻信號。國產移頻信號的中心頻率f0有四種，分別是下行550Hz、750Hz及上行650Hz和850Hz，頻偏Δf為55Hz，低頻調制頻率fL為從7Hz每間隔0.5Hz至26Hz共18種信息。
　　法國UM-71移頻信號的中心頻率f0也有四種，分別是下行1700Hz、2300Hz及上行2000Hz、2600Hz，頻偏Δf為11Hz，低頻調制頻率fL為從10.3Hz每間隔1.1Hz至29Hz共18種（只用到其中14種）信息。機車信號檢測的目的就是解調出上邊頻頻率f0H=f0+Δf及下邊頻頻率f0L=f0-Δf以確定中心頻率f0，解調出低頻調制頻率fL以確定點燈信息。
　　參考文獻［2］指出，移頻信號的頻譜是以新出現的頻率f0為中心頻率，以fL為等差級數向兩邊展開的。
　　2 測試系統組成原理
　　該系統以TMS320LF2407DSP為核心，其組成原理框圖如圖1所示。機車傳感器感應鐵軌移頻信號，經傳感器及信號調理通道電路處理后，送入DSP的模擬信號輸入端，由DSP內部A/D轉換器按算法設計規定的采樣速率采集規定的點數，依FFT算法分別檢測出FSK信號的中心頻率f0及低頻調制頻率fL，按狀態控制開關規定的上下行、區段、靈敏度等級輸出相應色燈控制信號，驅動繼電器動作使八色燈顯示機相應色燈點亮，并通過繼電器動作確認電路的反饋信號以確認點燈是否正確。若發生中心頻率f0改變，便發出過節信號。最后，用基于PWM的數字合成語音報出相應色燈。然后進入下一輪信號采集和檢測。在信號分析的同時，還要對信號進行離散有效值計算，一方面用于程控增益放大器的增益控制，另一方面用于檢測靈敏度控制，使信號檢測符合鐵道部頒發的靈敏度要求。系統信號檢測及控制等所有功能僅由一個DSP芯片完成，與參考文獻［2］相比，具有很高的集成度。
　　
　　整個系統置于金屬盒內，所有對外連線都有隔離措施，模擬量有隔離放大器;點燈輸出有繼電器;過節輸出、繼電器動作確認、語音輸出、狀態輸出有光隔;電源有DC/DC。μp監控內建1.6S看門狗及低電壓檢測，上電及復位有嚴密的系統自檢。整個系統具有很強的抗干擾能力和很高的可靠性。
　　3 系統設計
　　3.1 傳感器及信號調理通道電路設計
　　傳感器為JY·J型移頻機車信號接收線圈，它適用于非電化區段、電化區段及地鐵，用于接收地面軌道傳輸的移頻機車信號。機車的Ⅰ端及Ⅱ端車輪前各安裝一對，每對線圈平行置于兩側軌道上方距軌道13～15cm處，按同名端串聯后由帶屏蔽兩芯電纜接至裝置，再由雙刀雙置開關選擇向前的一端傳感器信號送入隔離放大器ISO124。
　　ISO124為BB公司采用新穎的滯回調制/解調技術所設計的低成本精密電容隔離放大器。它由分別放置在殼體兩邊的輸入部分和輸出部分組成，因為輸入部分和輸出部分的電路完全對稱，制造時又采用激光調整工藝使兩部分完全匹配，因此使輸出端能高精度復現輸入信號。這種電路與光隔離放大器、變壓器耦合隔離放大器的不同之處在于通過隔離電容傳輸的不是模擬信號，而是通過滯回調制/解調技術產生的500kHz數字調制信號。隔離元件的特性不會影響信號的完整性，而且具有較好的高頻暫態性能。在器件的輸入和輸出部分分別由兩個±5V DC/DC模塊提供隔離電源，不用任何外部元件，傳輸系數為1:1，其增益誤差小于±0.5%。
　　程控放大器選用的是PGA103U，為單端輸入通用儀用放大器，通過數字電平直接選擇的基本編程增益為1、10、100。增益選擇由DSP芯片TMS320LF2407的I/O口控制。在該系統中，PGA103的工作電壓為±5V，而DSP的工作電壓為3.3V，由于3.3V邏輯電平可以直接驅動5V CMOS邏輯電平，故直接將PGA103的增益控制端A0及A1接到DSP的I/O端。
　　低通濾波器及直流偏置由TL062和LM236-2.5組成。將LM236-2.5提供的2.5V基準電壓衰減一半后所得1.25V直流電壓與有源濾波器輸出的純交流信號相加，送入DSP的模/數轉換器輸入端供DSP采樣。